[發明專利]微單殼體諧振器

在審

• 申請號: 201710007271.3
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106849899A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 尚金堂;羅斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03H9/02
• 分類號: H03H9/02;H03H9/10;H03H9/24;B81B3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳國強

技術領域

本發明涉及微電子機械系統(MEMS)領域的一種微單殼體諧振器。

背景技術

為實現高性能微殼體諧振陀螺，發明專利“微玻璃半球諧振陀螺及其圓片級制備方法”(專利申請號：201510963681.6)提出一種嵌入式硅電極，這種電極嵌入在復合結構基底中，但電極與電極間的面積較大，工作時容易產生較大的寄生電容和信號干擾，影響器件的性能。為解決這一問題，需要減小電極間的面積以減小寄生電容和信號干擾。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種微單殼體諧振器，以減小電極間的面積以減小寄生電容和信號干擾。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種微單殼體諧振器，包括：

封裝殼蓋；

微單殼體諧振子；

平面電極；

帶有多個導電通孔的復合結構基底；

其中，所述微單殼體諧振子由單殼體、位于單殼體內部中心軸處的單端柱組成，所述單端柱的底部與單殼體邊沿的底部齊平；所述單端柱的底部通過一層導電粘附層與復合結構基底中的一個導電通孔連接引出；所述復合結構基底上有平面電極，所述平面電極通過位于其下方的導電通孔引出；所述導電通孔在復合結構基底背面通過導電引出層引出；所述封裝殼蓋與帶有多個導電通孔的復合結構基底封裝，其內部為真空，內部放置有吸氣劑。

所述微單殼體諧振子的材質為無定形材料、鐵鎳合金、氧化物的一種；所述微單殼體諧振子的材質為不導電材料時，微單殼體諧振子的內表面覆蓋有或部分覆蓋有導電層。

所述微單殼體諧振子的單殼體邊沿有緣邊。

所述微單殼體諧振子在復合結構基底上的投影區域在平面電極內邊沿和外邊沿之間。

所述復合結構基底由導電通孔部分、電隔離部分和主體部分組成。

所述平面電極包括一般工作電極；所述一般工作電極包括偶數個驅動電極、偶數個檢測電極；所述驅動電極和檢測電極為扇形圓環，并中心對稱。

所述平面電極還包括一個環形激勵電極。

所述平面電極還包括一個或多個隔離電極。

所述封裝殼蓋與復合結構基底直接鍵合或通過一層中間層鍵合實現真空封裝。

所述微單殼體諧振子與復合結構基底之間的間距均勻。

有益效果：本發明中的結構具有如下優勢：

1.微單殼體諧振子的邊沿設有緣邊，可采用激光對緣邊或緣邊上的調制層進行整修，從而提高結構的對稱性，降低工作模態的頻率分裂值，提高器件的性能；此外，調節緣邊尺寸，可對于工作頻率進行調節；緣邊長度和厚度可調，長度可從十微米到八百微米，對于毫米尺寸的微單殼體諧振子，大大增大電極間相互作用的面積，增大了電容。電容越大對微單殼體諧振子的啟振和信號檢測有利，平面電極對微單殼體諧振子的振動引起的電容變化越敏感，有利于提高器件的性能。

2.微單殼體諧振子的材質采用低熱系數膨脹系數的材料，有利于降低熱彈性損耗，提高諧振子的Q值；微單殼體諧振子的材質為導電材料，則不需要導電層，有利于降低表面損耗。

3.微單殼體諧振子的殼體的厚度從邊沿到極點沿經度方向減小，這種情況下有效質量較大，有利于保證較低的熱機械噪聲。

4.復合結構基底的作用包含以下幾點：其一，支撐微單殼體諧振子和平面電極；其二，包含導電通孔，可實現垂直引出；其三，也是最重要的一點，復合結構基底用于真空封裝，作為封裝罩的一部分。復合結構基底集合了支撐、垂直引出、真空封裝三大功能于一體。

5.平面電極的厚度小于一微米，相比于上百微米厚的復合結構基底，平面電極間的面積相比與嵌入式硅電極的面積至少減小100倍，大大減小了寄生電容。

6.平面電極還可以包括隔離電極，隔離電極用于隔離驅動電極與檢測電極之間的串擾、驅動電極與驅動電極之間的串擾、檢測電極與檢測電極之間的串擾，進一步減小了寄生電容的影響。

附圖說明

圖1是一種微單殼體諧振器的截面示意圖。

圖2是一種微單殼體諧振器的截面示意圖。

圖3是一種微單殼體諧振器的截面示意圖。

圖4是一種微單殼體諧振子的截面示意圖。

圖5A-圖5F是復合結構基底的俯視圖，表明平面電極的形式和分布。